五味子超臨界萃取系統(tǒng)控制技術(shù)的研究.pdf

1、超臨界萃取技術(shù)是化工提取領(lǐng)域的一項(xiàng)新興重要工藝，利用溶劑處于臨界溫度和臨界壓力之上，具有極強(qiáng)溶解能力的原理來提取分離有效成分。這種方法因其綠色健康、高效無毒、經(jīng)濟(jì)、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)正受到越來越多人的關(guān)注，超臨界CO2萃取技術(shù)在食品、化工、醫(yī)藥等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但是超臨界萃取技術(shù)現(xiàn)在面臨著諸多問題，如設(shè)備自動化程度不高、萃取不同物料的最佳工藝參數(shù)的不準(zhǔn)確、萃取溫度、壓力或流量控制效果較差等，它們嚴(yán)重影響萃取物的得率和萃取質(zhì)量。因此，

2、增加系統(tǒng)的自動化程度和系統(tǒng)的控制精度，對超臨界萃取技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用和節(jié)能降耗都有重要作用。
　　本文分析了超臨界萃取技術(shù)的原理和特點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)室HA221-40-11型超臨界萃取設(shè)備為實(shí)驗(yàn)研究對象，通過對超臨界萃取工藝流程進(jìn)行分析，確定了萃取溫度、萃取壓力、CO2流量和萃取時(shí)間四個(gè)影響萃取過程的主要工藝參數(shù)。
　　依據(jù) RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)良好的逼近能力和快速的學(xué)習(xí)能力，以五味子為萃取原料，利用超臨界萃取裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基

3、礎(chǔ)，萃取溫度、萃取壓力、CO2流量和萃取時(shí)間作為輸入，萃取得率為輸出，由RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到最佳萃取得率模型。利用PSO算法快速良好的尋優(yōu)效果和收斂速度，對RBF萃取得率模型進(jìn)行尋優(yōu)，得到PSO-RBF萃取得率預(yù)測模型，通過MATLAB驗(yàn)證，模型預(yù)測效果好。最后用PSO算法對萃取參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，得到了系統(tǒng)的最佳萃取工藝參數(shù)。
　　針對溫度控制系統(tǒng)滯后、參數(shù)易變的特性，在分析了常規(guī)PID控制簡便但對系統(tǒng)適應(yīng)性相對較差，以及Smith

4、預(yù)估器有良好的滯后補(bǔ)償性但對參數(shù)變化敏感等特性的基礎(chǔ)上，加入適應(yīng)性較強(qiáng)的模糊控制，建立了Smith-Fuzzy-PID控制方法控制萃取溫度。通過仿真驗(yàn)證了控制系統(tǒng)無超調(diào)，穩(wěn)定時(shí)間短并且有較好的魯棒性。
　　提出了萃取系統(tǒng)控制整體方案，設(shè)計(jì)信號采集流程，選擇S7-300作為系統(tǒng)控制器，加入觸摸屏MP277對系統(tǒng)進(jìn)行操作和監(jiān)控，應(yīng)用STEP7對硬件進(jìn)行組態(tài)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)PLC程序，采用WinCC flexible設(shè)計(jì)監(jiān)控和參數(shù)設(shè)定界面，并